Formula za izračunavanje podizanja helikoptera sa zemlje. Proračun propelera. Proračun ekonomske brzine pri tlu i na dinamičkom stropu

Izračun vijka uvjetno se može podijeliti u tri uzastopne faze.

Svrha prve faze proračuna je utvrditi procijenjeni radijus, potisak i učinkovitost propelera.

Početni podaci prve faze su:

Preporučljivo je izračunati pomoću međunarodni sustav SI jedinice.

Ako je brzina rotora postavljena u o / min, tada se koristi formula

Treba ga pretvoriti u radijane u sekundi.

Projektna brzina vijka V odabire se ovisno o namjeni ALS-a i vrijednosti

Gdje je K izračunata maksimalna aerodinamička kvaliteta ultralakog zrakoplova; m je uzletna težina.

Kad je E
S vrijednostima E od 1000 do 1500 za projektnu brzinu elise V o, poželjno je uzeti krstareću brzinu V cr.

A s vrijednostima E više od 1500 za projektnu brzinu, možete uzeti brzinu izračunatu formulom

Pri odabiru V oko, treba uzeti u obzir činjenicu da za datu snagu motora smanjenje projektne brzine V dovodi do smanjenja maksimalna brzina leta, a njegovo povećanje - do pogoršanja karakteristika polijetanja ALS-a.

Na temelju uvjeta izbjegavanja transonskih strujanja, brzina vrha oštrice u. ne smije prelaziti 230 ... 250 m / s, a samo u nekim slučajevima, kada mjenjač ne bi trebao biti ugrađen, a propeler ne može skinuti punu snagu motora, dopušteno je do 260 m / s

Nepraktično je odabrati početnu vrijednost željene učinkovitosti iznad 0,8 za velike brzine i iznad 0,75 za male brzine ALS, jer je to u praksi neizvedivo. Korak smanjenja može se u početku uzeti jednak 0,05, a zatim smanjiti kako se približava stvarnoj vrijednosti učinkovitosti.

Na temelju početnih podataka sekvencijalno se utvrđuju:

Ako se pokaže da je potreban radijus R veći od granice R GR, to znači da se početno navedena učinkovitost ne može dobiti. Je li potrebno smanjiti za odabranu vrijednost i ponoviti ciklus, počevši od definicije nove vrijednosti? ...

Ciklus se ponavlja sve dok se ne ispuni uvjet RR GR. Ako je ovaj uvjet zadovoljen, tada se vrši provjera da periferna brzina vrha oštrice u K ne prelazi dopuštenu vrijednost u K.GR.

Ako je u K u K. GR, tada se nova vrijednost postavlja za iznos manji od prethodnog i ciklus se ponavlja.

Nakon određivanja vrijednosti radijusa R, potiska P i učinkovitosti propelera, možete prijeći na drugu fazu izračuna.

Druga faza izračunavanja elise

Svrha druge faze proračuna je utvrditi potisak, potrošnju energije i geometrijske dimenzije propelera.

Početni podaci za drugu fazu izračuna su:

Za proračun, lopatica propelera (slika 6.7)

Slika 6.7 Snažno djelovanje strujanja na elemente lopatice propelera

Podijeljen je na konačan broj presjeka s dimenzijama bR. U ovom se slučaju pretpostavlja da na svakom odabranom odsječku nema vrtloženja lopatice, a brzine i kutovi protoka duž radijusa se ne mijenjaju. Sa smanjenjem R, odnosno s povećanjem broja razmatranih odjeljaka, pogreška uzrokovana prihvaćenom pretpostavkom smanjuje se. Praksa pokazuje da ako za svaki odjeljak uzmemo brzine i kutove svojstvene njegovom središnjem dijelu, tada pogreška postaje beznačajna kada se oštrica podijeli na 10 dijelova s \u200b\u200bR \u003d 0,1r. U ovom slučaju, može se pretpostaviti da su prva tri dijela, računana od osi vijka, ne daju potisak, dok troše 4 ... 5% snage motora. Stoga je poželjno izvršiti proračun za sedam odjeljaka od \u003d 0,3 do \u003d 1,0.

Dodatno postavljeno:

U početku bi trebalo postaviti maksimalnu relativnu širinu lopatica za drvene propelere na 0,08.

Zakon varijacije širine i relativne debljine lopatice može se odrediti u obliku formule, tablice ili crteža vijka (slika 6.1).

Slika 6.1 Propeler s fiksnim nagibom

Kutove napada odabranih dijelova postavlja dizajner, uzimajući u obzir inverznu aerodinamičku kvalitetu. Vrijednosti koeficijenata Cy i K \u003d 1 / preuzete su iz grafika na sl. 6.4 i 6.5, uzimajući u obzir odabrani profil i vrijednosti i.

Slika 6.4 Ovisnost koeficijenta dizanja i aerodinamične kvalitete unatrag o napadnom kutu i relativnoj debljini za profil VS-2

Slika 6.5 Ovisnost koeficijenta dizanja i aerodinamične kvalitete unatrag o napadnom kutu i relativnoj debljini za profil RAF-6

Prvi korak u drugoj fazi proračuna je određivanje brzine protoka V u ravnini vijka. Ova brzina se određuje formulom

Dobiveno iz zajedničkog rješenja jednadžbi potiska i strujanja zraka koji prolaze kroz područje promazano propelerom.

Pretpostavljene vrijednosti potiska P, radijusa R i područja S ohma uzimaju se iz prve faze izračuna.

Ako se kao rezultat izračuna pokaže da se snaga koju troši propeler razlikuje od raspoložive za najviše 5 ... 10%, tada se druga faza izračuna može smatrati dovršenom.

Ako se snaga koju troši propeler razlikuje od raspoložive snage za 10 ... 20%, tada je potrebno povećati ili smanjiti širinu oštrice, uzimajući u obzir da se potrošnja energije i potisak propelera razlikuju približno proporcionalno tetivi oštrice. Promjer, relativne debljine i kutovi ugradnje sekcija ostaju nepromijenjeni.

U nekim se slučajevima može ispostaviti da se snaga koju troši propeler i njegov potisak razlikuju za više od 20% od one pretpostavljene na temelju rezultata prve faze izračuna. U ovom slučaju, prema omjeru potrošenih i raspoloživih kapaciteta

Pomoću grafa (slika 6. 10) određuju se vrijednosti koeficijenata k R i k P. Ti koeficijenti pokazuju koliko je puta potrebno promijeniti pretpostavljeni polumjer i potisak vijka, koji su početni za drugu fazu izračuna. Nakon toga se ponavlja druga faza izračuna.

Slika 6.10 Ovisnost korekcijskih faktora o omjeru potrošene i raspoložive snage

Na kraju druge faze izračuna, geometrijske dimenzije vijka (R, r, b, c i) potrebne za izradu u jedinicama prikladnim za njegovu izradu sažete su u tablici.

Treća faza izračunavanja elise

Svrha treće faze je provjera snage propelera. Ova se faza izračuna svodi na određivanje opterećenja koja djeluju u različitim dijelovima lopatica i njihovu usporedbu s dopuštenim, uzimajući u obzir geometriju i materijal od kojeg su lopatice izrađene.

Da bi se utvrdila opterećenja, oštrica je podijeljena u zasebne elemente, kao u drugoj fazi izračuna, počevši od presjeka \u003d 0,3 s korakom od 0,1 do \u003d 1.

Na svaki istaknuti element oštrice mase m u radijusu r (slika 6.11) djeluje inercijska sila

Slika 6.11 Sile djelovanja aerodinamičkih sila na element lopatice propelera

I elementarna aerodinamička sila F. Pod utjecajem tih sila, iz svih elementarnih presjeka, oštrica se rasteže i savija. Kao rezultat, u materijalu oštrice nastaju vlačna tlačna naprezanja. Najopterećeniji (slika 6.12)

Slika 6.12 Raspodjela napona u presjeku lopatice propelera

Ispada da se vlakna stražnje strane oštrice, budući da se u tim vlaknima zbrajaju naprezanja od inercijskih sila i trenutka savijanja. Da bi se osigurala navedena čvrstoća, potrebno je da stvarna naprezanja u tim područjima, koja su najudaljenija od osi presjeka oštrice, budu manja od dopuštenih za odabrani materijal.

Vrijednosti radijusa r potrebne za proračune, na kojima se nalaze razmatrani presjeci oštrice, tetive b, relativne debljine i sile F, preuzete su iz tablica druge faze izračuna. Zatim se za svako mjesto sekvencijalno određuju:

Faktor punjenja k 3 ovisi o profilu koji se koristi za vijak. Za najčešće vijčane profile iznosi: Clark-Y-k 3 \u003d 0,73; BC-2- k 3 \u003d 0,7 i RAF-6- k 3 \u003d 0,74.

Nakon izračuna vrijednosti P u, na svakom odvojenom odjeljku zbrajaju se od slobodnog kraja lopatice do dijela koji se razmatra. Dijeljenjem ukupne sile koja djeluje u svakom razmatranom presjeku s površinom ovog presjeka, možemo dobiti vlačna naprezanja iz inercijskih sila.

Naponi savijanja lopatice pod utjecajem aerodinamičkih sila F određeni su kao za konzolnu gredu s neravnomjerno raspoređenim opterećenjem.

Kao što je ranije spomenuto, maksimalna naprezanja bit će u vučnim vlaknima lopatice i definirana su kao zbroj naprezanja od inercijskih i aerodinamičkih sila. Veličina tih naprezanja ne smije prelaziti 60 ... 70% krajnje čvrstoće materijala oštrice.

Ako je osigurana čvrstoća lopatice, tada se proračun elise može smatrati dovršenim.

Ako čvrstoća oštrice nije osigurana, tada je potrebno odabrati drugi, trajniji materijal ili, povećavanjem relativne širine oštrice, ponoviti sve tri faze izračuna.

Ako relativna širina oštrice premašuje 0,075 za vijke izrađene od tvrdog drveta i 0,09 za vijke izrađene od mekog drveta, tada je treća faza izračuna nepotrebna, jer će potrebna čvrstoća sigurno biti osigurana.

na temelju materijala: P. I. Chumak, V. F. Krivokrysenko "Proračun i dizajn ALS-a"

Opće odredbe.

Glavni rotor helikoptera (HB) dizajniran je za stvaranje lift, pogonski (pogonski) sila i upravljački moment.

Glavni rotor sastoji se od glavčine, lopatica, koje su pričvršćene na glavčinu pomoću šarki ili elastičnih elemenata.

Lopatice rotora, zbog prisutnosti tri šarke na glavčini (vodoravne, okomite i aksijalne), izvode složeno kretanje u letu: - okreću se oko osi HB, kreću se helikopterom u prostoru, mijenjaju njihov kutni položaj okrećući se u naznačenim šarkama, dakle aerodinamika lopatice glavni rotor je složeniji od aerodinamike krila zrakoplova.

Priroda protoka oko NV ovisi o načinima leta.

Glavni geometrijski parametri glavnog rotora (HB).

Glavni parametri HB su promjer, područje zamaha, broj lopatica, faktor punjenja, razmak vodoravnih i okomitih šarki, specifično opterećenje površine zamaha.

Promjer D je promjer kruga po kojem se krajevi lopatica pomiču kad je NV na mjestu. Suvremeni helikopteri imaju promjer 14-35 m.

Zameteno područje Fom je područje kruga koje je opisano krajevima HB oštrica kada radi na mjestu.

Faktor popunjavanja σ je jednako:

σ \u003d (Z l F l) / F ohm (12,1);

gdje je Z l broj lopatica;

F l - područje oštrice;

F ohm - pometeno područje HB.

Karakterizira stupanj ispunjenosti lopaticama pometenog područja, varira unutar s \u003d 0,04¸0,12.

S povećanjem faktora punjenja, HB potisak se povećava na određenu vrijednost, zbog povećanja stvarne površine ležajnih površina, a zatim se smanjuje. Pad potiska posljedica je utjecaja kota protoka i vrtloga iz prednje lopatice. S povećanjem s, potrebno je povećati snagu koja se dovodi u NV zbog povećanja otpora lopatica. Kako se s povećava, korak potreban za postizanje zadanog potiska smanjuje se, što uklanja NI iz načina zaustavljanja. Karakteristike načina zaustavljanja i razlozi njihovog nastanka bit će razmatrani u nastavku.

Razmak vodoravnog l g i okomitog l u šarkama je udaljenost od osi šarke do osi rotacije HB. Može se pogledati u relativnom smislu (12.2.)

Je li unutra. Razmak zglobova poboljšava učinkovitost uzdužno-bočnog upravljanja.

definira se kao omjer težine helikoptera i površine prebačenog NV.

(12.3.)

Osnovni kinematički parametri NV.

Glavni kinematički parametri NV uključuju frekvenciju ili kutnu brzinu rotacije, napadni kut NV, kutove ukupnog ili cikličkog koraka.

Frekvencija rotacije n s - broj okretaja HB u sekundi; kutna brzina rotacije HB - određuje njegovu perifernu brzinu w R.

Vrijednost w R na modernim helikopterima je 180 - 220 m / s.

Kut napada NV (A) mjeri se između vektora brzine slobodnog toka i s
Lik: 12.1 Kutovi napada glavnog rotora i načini njegovog rada.

ravnina rotacije HB (slika 12.1). Kut A smatra se pozitivnim ako strujanje zraka prema HB teče odozdo. U načinima vodoravnog leta i uspona A je negativan, dok se spušta, pozitivan je A. Postoje dva načina rada NV - način aksijalnog protoka, kada je A \u003d ± 90 0 (lebdenje, vertikalni uspon ili spust) i način kosog puhanja, kada je A¹ ± 90 0.

Uobičajeni kut nagiba - kut ugradnje svih HB oštrica u presjeku u radijusu od 0,7R.

Kut cikličkog koraka HB ovisi o načinu rada HB-a; ovo se pitanje detaljno razmatra pri analizi kosog puhanja HB-a.

Osnovni parametri oštrice HB.

Glavni geometrijski parametri oštrice uključuju radijus, tetivu, kut ugradnje, oblik profila presjeka, geometrijsko uvijanje i oblik oštrice u planu.

Trenutni polumjer presjeka lopatice r određuje njegovu udaljenost od osi rotacije HB. Određuje se relativni radijus

(12.4);

Akord profila - ravna crta koja povezuje najudaljenije točke profila presjeka, označena s b (slika 12.2).

Lik: 12.2. Parametri profila oštrice. Kut oštrice j je kut između tetive presjeka oštrice i ravnine rotacije HB.

Kut ugradnje j pri `r \u003d 0,7 s neutralnim položajem komandi i odsutnošću mahanja smatra se kutom ugradnje cijele oštrice i ukupnim korakom HB.

Profil presjeka lopatice je oblika presjeka s ravninom okomitom na uzdužnu os lopatice, koju karakterizira maksimalna debljina s max, relativna debljina udubljenost f i zakrivljenost ... Na glavnom rotoru, u pravilu, koriste se bikonveksni, asimetrični profili s malom zakrivljenosti.

Geometrijsko uvijanje izvodi se smanjenjem kutova presjeka od kundaka do kraja lopatice i služi poboljšanju aerodinamičkih karakteristika lopatice. Lopatice helikoptera u obliku su pravokutnog oblika, što u aerodinamičkom smislu nije optimalno, ali je tehnološki jednostavnije.

Kinematički parametri oštrice određeni su kutovima azimutnog položaja, zamahom, zamahom i kutom napada.

Azimutov kut y je određen smjerom rotacije HB između uzdužne osi lopatice u određenom trenutku i uzdužne osi nultog položaja oštrice. Crta nultog položaja u vodoravnom letu praktički se poklapa s uzdužnom osi repne grane helikoptera.

Kut zamaha b definira kutni pomak lopatice u vodoravnom spoju u odnosu na ravninu rotacije. Smatra se pozitivnim kada je oštrica skrenuta prema gore.

Kut zamaha x karakterizira kutni pomak oštrice u vertikalnom zglobu u ravnini rotacije (slika 12.). Smatra se pozitivnim kada je oštrica skrenuta prema smjeru rotacije.

Kut napada elementa lopatice a određen je kutom između tetive elementa i upadnog protoka.

Povlačenje oštrice.

Čeoni otpor lopatice je aerodinamička sila koja djeluje u ravnini rotacije čahure i usmjerena je protiv rotacije HB.

Čeoni otpor lopatice sastoji se od profila, induktivnog i valnog otpora.

Otpor profila uzrokovan je iz dva razloga: razlika tlaka ispred oštrice i iza nje (otpor tlaku) i trenje čestica u graničnom sloju (otpor trenja).

Otpor tlaka ovisi o obliku profila lopatice tj. na relativnu debljinu () i relativnu zakrivljenost () profila. Što je veći i veći otpor. Otpor tlaka ne ovisi o napadnom kutu u radnim uvjetima, ali se povećava pri kritičnom a.

Otpor trenju ovisi o brzini rotacije HB i stanju površine lopatica. Induktivno povlačenje je povlačenje uzrokovano nagibom istinskog podizanja uslijed iskrivljenosti. Induktivni otpor oštrice ovisi o napadnom kutu α i povećava se njegovim povećanjem. Otpor valova nastaje na oštrici koja napreduje kada brzina leta pređe izračunatu i kada se na oštrici pojave udarni valovi.

Čeoni otpor, poput vuče, ovisi o gustoći zraka.

Teorija impulsa stvaranja potiska rotora.

Fizička suština teorije impulsa je sljedeća. Djelujući idealan propeler odbacuje zrak dajući određenu brzinu svojim česticama. Zona usisavanja formira se ispred propelera, zona povratnog udara iza propelera i uspostavlja se protok zraka kroz propeler. Glavni parametri ovog protoka zraka su: induktivna brzina i porast tlaka zraka u ravnini rotacije vijka.

U načinu aksijalnog protoka zrak se sa svih strana približava HB-u, a iza propelera nastaje konvergentni zračni mlaz. Na sl. 12.4. prikazuje prilično veliku kuglu usredotočenu na HB čahuru s tri karakteristična presjeka: presjek 0, smješten daleko ispred vijka, u ravnini rotacije odjeljka vijka 1 s brzinom protoka V 1 (brzina usisavanja) i presjek 2 s brzinom protoka V 2 (brzina vraćanja).

Protok zraka izbacuje HB snagom T, ali zrak istim pritiskom pritiska i vijak. Ova sila bit će sila potiska glavnog rotora. Sila je jednaka umnošku tjelesne težine po
Lik: 12.3. Objašnjenju impulsne teorije stvaranja potiska.

ubrzanje koje je tijelo dobilo pod utjecajem ove sile. Stoga će potisak HB biti jednak

(12.5.)

gdje je m s druga zračna masa koja prolazi kroz područje HB jednaka

(12.6.)

gdje je gustoća zraka;

F je područje koje je vijak odnio;

V 1 - induktivna brzina protoka (brzina usisavanja);

a - ubrzanje u protoku.

Formula (12.5.) Može se predstaviti u drugom obliku

(12.7.)

budući da je prema teoriji idealnog vijka brzina bacanja zraka V vijkom dvostruka brzina usisa V 1 u ravnini rotacije HB.

(12.8.)

Gotovo udvostručenje induktivne brzine događa se na udaljenosti jednakoj radijusu NV. Brzina usisavanja V 1 za helikoptere Mi-8 je 12 m / s, za Mi-2 - 10 m / s.

Zaključak: Potisak glavnog rotora proporcionalan je gustoći zraka, zamahnutom području HB i induktivnoj brzini (frekvenciji rotacije HB).

Pad tlaka u odjeljku 1-2 u odnosu na atmosferski pritisak u neometanom zračno okruženje jednaka tri brzine glave induktivne brzine

(12.9.)

što uzrokuje povećanje otpora strukturnih elemenata helikoptera smještenih iza NV.

Teorija elemenata oštrice.

Bit teorije elemenata lopatice je sljedeća. Razmatra se protok oko svakog malog dijela elementa oštrice i određuju se elementarne aerodinamičke sile du i dhe koje djeluju na oštricu. Sila podizanja oštrice Y l i otpor oštrice X l određuju se kao rezultat dodavanja takvih elementarnih sila koje djeluju cijelom dužinom oštrice od njezinog zadnjeg dijela (r k) do krajnjeg dijela (R):

Aerodinamičke sile koje djeluju na rotor definirane su kao zbroj sila koje djeluju na sve lopatice.

Za određivanje potiska glavnog rotora koristi se formula slična formuli za podizanje krila.

(12.10.)

Prema teoriji elementa oštrice, sila potiska koju razvija rotor proporcionalna je koeficijentu potiska, površini zamaha HB, gustoći zraka i kvadratu periferne brzine vrha oštrice.

Zaključci doneseni o teoriji impulsa i o teoriji elementa lopatice međusobno se nadopunjuju.

Na temelju ovih zaključaka proizlazi da sila potiska NV u aksijalnom načinu protoka ovisi o gustoći zraka (temperaturi), kutu postavljanja lopatica (korak NV) i brzini rotora.

NV načini rada.

Način rada glavnog rotora određen je položajem HB u zračnoj struji. (Slika 12.1) Ovisno o tome, određuju se dva glavna načina rada: način aksijalnog i kosog protoka. Aksijalni način protoka karakterizira činjenica da se neometani dolazni tok kreće paralelno s osom HB čahure (okomito na ravninu rotacije HB čahure). U ovom načinu rada glavni rotor djeluje u vertikalnim načinima leta: lebdjenjem, vertikalnim usponom i spuštanjem helikoptera. Glavna značajka ovog načina rada je da se položaj lopatice u odnosu na protok koji pada na propeler ne mijenja, stoga se aerodinamičke sile ne mijenjaju kada se lopatica pomiče po azimutu. Način kosog protoka karakterizira činjenica da protok zraka prolazi prema HB pod kutom prema svojoj osi (slika 12.4.). Zrak se približava propeleru brzinom V i odbija prema dolje zbog induktivne brzine usisavanja Vi. Rezultirajuća brzina protoka kroz HB bit će jednaka vektorskom zbroju neometanih protoka i induktivne brzine

V1 \u003d V + Vi (12.11.)

Kao rezultat, povećava se druga brzina protoka zraka koji teče kroz NV i, posljedično, potisak glavnog rotora, koji se povećava s povećanjem brzine leta. U praksi se opaža porast potiska NV brzinom većom od 40 km / h.

Lik: 12.4. Rad glavnog rotora u kosom načinu puhanja.

Koso puhanje. Efektivna brzina strujanja oko elementa lopatice u ravnini rotacije SZ i njegova promjena duž pometene površine SZ.

U načinu aksijalnog protoka svaki je element lopatice u protoku čija je brzina jednaka perifernoj brzini elementa , gdje je polumjer datog elementa lopatice (slika 12.6).

U kosom režimu protoka pod udarnim kutom HB koji nije jednak nuli (A \u003d 0), rezultirajuća brzina W kojom protok teče oko elementa lopatice ovisi o perifernoj brzini elementa u, brzini leta V1 i kutu azimuta.

W \u003d u + V1 sinψ (12.12.)

oni. pri konstantnoj brzini leta i konstantnoj frekvenciji rotacije NV (ωr \u003d const.), efektivna brzina protoka oko lopatice varirat će ovisno o kutu azimuta.

Slika 12.5. Promjena brzine strujanja oko lopatice u ravnini rotacije eksploziva.

Promjena efektivne brzine protoka preko pometene površine HB.

Na sl. 12.6. prikazani su vektori brzina protoka koji prolazi na element lopatice kao rezultat zbrajanja periferne brzine i brzine leta. Dijagram pokazuje da se efektivna brzina protoka mijenja i duž lopatice i po azimutu. Periferna brzina povećava se od nule na osi glavčine rotora do maksimuma na krajevima lopatica. U azimutu 90 o, brzina elemenata oštrice je , na azimutu 270 o rezultirajuća brzina je , na zadnjem dijelu lopatice u zoni promjera d, tok teče sa strane ruba protoka, t.j. formira se zona povratnog toka, zona koja ne sudjeluje u stvaranju potiska.

Promjer zone povratnog toka je veći, što je veći radijus NV-a i što je veća brzina leta pri konstantnoj frekvenciji rotacije NV-a.

Pri azimutima y \u003d 0 i y \u003d 180 0, rezultirajuća brzina elemenata lopatice je.

Slika 12.6. Promjena efektivne brzine protoka preko pometene površine eksploziva.

Koso puhanje. Aerodinamičke sile elementa lopatice.

Kada je element lopatice u protoku, nastaje ukupna aerodinamička sila elementa lopatice koja se u koordinatnom sustavu brzine može razgraditi na silu podizanja i silu vuče.

Vrijednost elementarne aerodinamičke sile određuje se formulom:

Rr \u003d CR (ρW²r / 2) Sr (12.13.)

Zbrajanjem elementarnih vučnih sila i sila otpora rotaciji moguće je odrediti veličinu sile potiska i otpora rotaciji cijele oštrice.

Točka primjene aerodinamičkih sila lopatice je središte tlaka, koje je na presjeku ukupne aerodinamičke sile s tetivom lopatice.

Veličina aerodinamičke sile određena je kutom napada elementa lopatice, a to je kut između tetive elementa lopatice i nadolazećeg protoka (slika 12.7).

Kut ugradnje elementa lopatice φ je kut između projektne ravnine glavnog rotora i tetive elementa lopatice.

Kut dotoka je kut između brzina i (slika 12.7.)

Slika 12.7 Aerodinamičke sile elementa lopatice s kosim puhanjem.

Pojava momenta prevrtanja s krutim pričvršćivanjem lopatica. Sile potiska stvaraju svi elementi oštrice, ali elementi smješteni na ¾ polumjera oštrice imat će najveće elementarne sile T l, vrijednost rezultantne T l u načinu kosog protoka oko potiska oštrice ovisi o azimutu. Kod ψ \u003d 90 je maksimum, a kod ψ \u003d 270 minimalan. Takav raspored elementarnih vučnih sila i raspored rezultirajuće sile dovodi do stvaranja velikog promjenjivog momenta savijanja u korijenu lopatice M van.

Ovaj trenutak stvara veliko opterećenje na mjestu pričvršćivanja oštrice, što može dovesti do njegovog uništenja. Kao rezultat nejednakosti potiska T l1 i T l2, nastaje trenutak prevrtanja helikoptera,

M x \u003d T l1 r 1 -T l2 r 2, (12.14.)

koja se povećava s povećanjem brzine helikoptera.

Propeler s krutim nosačem lopatice ima sljedeće nedostatke (slika 12.8):

Prisutnost trenutka prevrtanja u režimu kosog protoka;

Prisutnost velikog momenta savijanja na mjestu pričvršćivanja oštrice;

Promjena trenutka potiska oštrice u azimutu.

Ti se nedostaci uklanjaju pričvršćivanjem oštrice na glavčinu pomoću vodoravnih spojeva.

Slika 12.8 Pojava trenutka prevrtanja kada su lopatice čvrsto pričvršćene.

Izjednačavanje sile potiska u različitim azimutnim položajima oštrice.

U nazočnosti vodoravne šarke, potisak oštrice čini trenutak u odnosu na ovu šarku, koji okreće oštricu (slika 12.9). Moment potiska T l1 (T l2) uzrokuje okretanje oštrice u odnosu na ovu šarku

ili (12.15.)

dakle, moment se ne prenosi na glavčinu, tj. eliminira se trenutak prevrtanja helikoptera. Moment savijanja Muzg. na korijenu oštrice postaje jednako nuli, njezin se korijenski dio rasterećuje, savijanje oštrice se smanjuje, zbog toga se smanjuju naponi zamora. Smanjene su vibracije uzrokovane promjenom azimutnog potiska. Dakle, vodoravni spoj (HS) obavlja sljedeće funkcije:

Eliminira trenutak prevrtanja u kosom načinu puhanja;

Iskrcava korijenski dio oštrice iz izdanka M;

Pojednostaviti upravljanje glavnim rotorom;

Poboljšava statičku stabilnost helikoptera;

Smanjite količinu promjene potiska oštrice u azimutu.

Smanjuje naprezanje zamora u oštrici i smanjuje vibracije uslijed promjena sile potiska u azimutu;

Promjena kutova napada elementa oštrice mahanjem.

Kada se oštrica pomiče u kosom načinu puhanja po azimutu ψ od 0 do 90 o, brzina strujanja oko oštrice neprestano se povećava zbog komponente vodoravne brzine leta (pri malim kutovima napada NV ) (slika 12.10)

oni. . (12.16.)

Sukladno tome, povećava se sila potiska lopatice, koja je proporcionalna kvadratu dolazne brzine protoka i trenutku potiska te oštrice u odnosu na vodoravni zglob. Oštrica se zamahne
Slika 12.9 Izjednačavanje sile potiska u različitim azimutnim položajima lopatice.

presjek oštrice dodatno se puše odozgo (slika 12.10), a to uzrokuje smanjenje pravih kutova napada i smanjenje sile podizanja oštrice, što dovodi do aerodinamičke kompenzacije zamaha. Prilikom kretanja od ψ 90 do ψ 180, brzina protoka oko lopatica se smanjuje, a kutovi napada povećavaju. Pri azimutu ψ \u003d 180 o i pri ψ \u003d 0 o brzina strujanja oko lopatice je jednaka i jednaka ωr.

Na azimut ψ \u003d 270 o, oštrica se počinje spuštati zbog smanjenja brzine protoka i smanjenja T l, dok se lopatice dodatno pušu odozdo, što uzrokuje povećanje kutova napada elementa oštrice, a time i izvjesno povećanje dizanja.

Pri ψ \u003d 270, brzina strujanja oko oštrice je minimalna, zamah Vy oštrice prema dolje maksimalan, a kutovi napada na krajevima oštrica blizu su kritičnih. Zbog razlike u brzini strujanja oko lopatice pri različitim azimutima, napadni kutovi na ψ \u003d 270 ° povećavaju se nekoliko puta više nego što se smanjuju na ψ \u003d 90 °. Stoga, s povećanjem brzine leta helikoptera, u području azimuta ψ \u003d 270 o, napadni kutovi mogu premašiti kritične vrijednosti, što uzrokuje zaustavljanje protoka iz elemenata lopatice.

Kosi protok dovodi do činjenice da su kutovi zamaha lopatica u prednjem dijelu HB diska u području azimuta 180 0 mnogo veći nego u stražnjem dijelu diska u području azimuta 0 0. Ovaj nagib diska naziva se HB udubljenje konusa. Promjena kutova njihanja oštrice u azimutu na slobodnom HB, kada nema regulatora zamaha, mijenja se na sljedeći način:

azimut od 0 do 90 0:

Rezultirajuća brzina strujanja oko lopatice se povećava, sila podizanja i njezin moment se povećavaju;

Povećavaju se kut njihanja b i vertikalna brzina V u;

azimut 90 0:

Brzina njihanja prema gore V y je maksimalna;

azimut 90 0 - 180 0:

Sila podizanja lopatice smanjuje se smanjenjem rezultirajuće brzine protoka;

Brzina zamaha V y prema gore smanjuje se, ali kut zamaha oštrice nastavlja se povećavati.

azimut 200 0 - 210 0:

Vertikalna brzina zamaha jednaka je nuli V u \u003d 0, kut zamaha oštrice b je maksimalan, oštrica se, kao rezultat smanjenja podizanja, spušta;

azimut 270 0:

Brzina strujanja oko lopatice je minimalna, sila podizanja i njezin moment se smanjuju;

Brzina pada V y - maksimalna;

Kut zamaha b se smanjuje.

azimut 20 0 - 30 0:

Brzina protoka oko oštrice počinje se povećavati;

V y \u003d 0, kut zakretanja prema dolje je maksimalan.

Dakle, u slobodnom HB desne rotacije s kosim puhanjem, konus pada natrag ulijevo. Povećanjem brzine leta povećava se začepljenje konusa.

Slika 12.10 Promjena kutova napada elementa oštrice uslijed zamaha.

Regulator ljuljačke (PB). Gibanje zamašnjaka dovodi do povećanja dinamičkih opterećenja na strukturi lopatice i nepovoljne promjene kutova napada lopatica duž diska rotora. Smanjenje amplitude zamaha i promjena prirodnog nagiba NV konusa s lijeva na desno izvodi regulator zamaha. Regulator zaklopke (slika 12.11.) Kinematička je veza između aksijalnog zgloba i rotirajućeg prstena preklopne ploče, koji osigurava smanjenje kutova lopatica j s smanjenjem kuta zaklopke b i obrnuto, povećanje kuta lopatica s povećanjem kuta plohe Ta se veza sastoji u pomicanju točke pričvršćivanja šipke s preklopne ploče na povodnik aksijalnog zgloba (točka A) (slika 12.12) s osi vodoravnog zgloba. Na helikopterima tipa Mi, regulator zamaha gura HB konus natrag i udesno. U tom je slučaju bočna komponenta duž Z osi od rezultirajuće sile HB usmjerena udesno prema smjeru potiska repnog rotora, što poboljšava uvjete za bočno uravnoteženje helikoptera.

Slika 12.11 Regulator ljuljačke, Kinematički dijagram. ... ... Ravnoteža oštrice u odnosu na vodoravni zglob.

Tijekom mahanja oštrice (slika 12.12.) U ravnini sile potiska na nju djeluju sljedeće sile i momenti:

Potisak Tl, primijenjen na ¾ dužine oštrice, tvori trenutak M t \u003d T · a okrećući oštricu da poveća zamah;

Centrifugalna sila F cb koja djeluje okomito na strukturnu os rotacije HB prema van. Sila tromosti od zamaha oštrice, usmjerena okomito na os oštrice i suprotna ubrzanju zamaha;

Sila gravitacije G l djeluje na težište oštrice i stvara trenutak M G \u003d G · u okretajućoj lopatici kako bi smanjila zamah.

Sječivo zauzima položaj u prostoru duž rezultirajuće sile Rl. Uvjeti ravnoteže oštrice u odnosu na vodoravni zglob određuju se izrazom

(12.17.)

Slika 12.12. Sile i momenti koji djeluju na oštricu u ljuljačkoj ravnini.

Oštrice HB kreću se duž tvornice konusa, čiji se vrh nalazi u središtu čahure, a os je okomita na ravninu krajeva lopatica.

Svaka oštrica zauzima pri određenom azimutu Ψ iste kutne položaje β l u odnosu na ravninu rotacije HB.

Pomikanje lopatica je ciklično, strogo se ponavlja s razdobljem jednakim vremenu jednog okreta HB.

Trenutak vodoravnih čahura HB (M gsh).

U načinu aksijalnog strujanja oko HB, rezultantne sile lopatice R n usmjerene su duž osi HB i primjenjuju se u središtu čahure. U načinu kosog puhanja sila R n skreće se prema začepljenju konusa. Zbog razdvajanja vodoravnih šarki, aerodinamička sila R n ne prolazi kroz središte čahure i između vektora sile R n i središta čahure nastaje rame. Postoji trenutak M gsh, koji se naziva inercijski moment vodoravnih zglobova HB čahure. Ovisi o razmaku l r vodoravnih spojeva. Moment vodoravnih šarki čahure NV M gš povećava se s povećanjem udaljenosti l r i usmjeren je prema začepljenju konusa HB.

Razmak vodoravnih spojeva poboljšava prigušno svojstvo HB, t.j. poboljšava dinamičku stabilnost helikoptera.

Ravnoteža oštrice u odnosu na vertikalni zglob (VH).

Tijekom rotacije HB oštrica se skreće za kut x. Kut zamaha x izmjeren je između radijalne crte i uzdužne osi lopatice u ravnini rotacije HB i bit će pozitivan ako se oštrica okreće unatrag u odnosu na radijalnu liniju (zaostaje) (slika 12.13.).

U prosjeku je kut zamaha 5-10 °, a u načinu samookretanja negativan je i jednak 8-12 ° u ravnini rotacije HB. Na oštricu djeluju sljedeće sile:

Sila vučenja X l, primijenjena u središtu pritiska;

Centrifugalna sila usmjerena duž ravne crte koja povezuje središte mase oštrice i os rotacije HB;

Inercijska sila F in, usmjerena okomito na os lopatice i suprotna ubrzanju, djeluje u središtu mase lopatice;

Izmjenične Coriolisove sile F k primijenjene u središtu mase oštrice.

Pojava Coriolisove sile objašnjava se zakonom o očuvanju energije.

Energija rotacije ovisi o radijusu, ako se radijus smanjio, tada se dio energije koristi za povećanje kutne brzine rotacije.

Stoga, kada se oštrica klapa prema gore, polumjer r c2 središta mase oštrice i periferna brzina smanjuju se, pojavljuje se Coriolisovo ubrzanje koje teži ubrzanju rotacije, a time i sila - Coriolisova sila, koja okreće oštricu prema naprijed u odnosu na okomiti zglob. Sa smanjenjem kuta ljuljačke, Coriolisovo ubrzanje, što znači da će sila biti usmjerena protiv rotacije. Coriolisova sila izravno je proporcionalna težini oštrice, frekvenciji rotacije HB, kutnoj brzini zamaha i kutu zamaha

Navedene sile tvore momente koji moraju biti uravnoteženi na svakom azimutu oštrice

. (12.15.)

Slika 12.13 .. Ravnoteža oštrice u odnosu na vertikalni zglob (WS).

Pojava trenutaka na HB.

Kada NV radi, nastaju sljedeće točke:

Zakretni moment M k, stvoren snagama aerodinamičkog otpora lopatica, određuje se parametrima HB;

Reaktivni moment M p primjenjuje se na glavni prijenosnik i kroz okvir prijenosnika na trupu.;

Zakretni moment motora koji se prenosi kroz glavni prijenosnik na HB osovinu određuje se zakretnim momentom motora.

Okretni moment motora usmjeren je duž rotacije HB, a reaktivni i momentalni moment HB usmjereni su protiv rotacije. Okretni moment motora određuje se potrošnjom goriva, programom automatske regulacije i vanjskim atmosferskim uvjetima.

U ravnotežnim uvjetima leta M k \u003d M p \u003d - M dv.

NV moment se ponekad identificira s NV reaktivnim momentom ili momentom motora, ali kao što se može vidjeti iz gore navedenog, fizička suština ovih trenutaka je različita.

Kritične zone protoka oko NV.

Uz koso puhanje na HB nastaju sljedeće kritične zone (slika 12.14.):

Područje povratnog toka;

Zona staja;

Zona valne krize;

Područje povratnog toka... U području azimuta 270 0 u vodoravnom letu formira se zona u kojoj dijelovi oštrica oštrica ne teku s prednje strane, već sa zadnjeg ruba oštrice. Presjek oštrice smješten u ovoj zoni ne sudjeluje u stvaranju sile podizanja oštrice. Ova zona ovisi o brzini leta, što je veća brzina leta, to je veća zona povratnog toka.

Zona staja. U letu pri azimutu od 270 0 - 300 0 na krajevima lopatica uslijed zamaha oštrice prema dolje, kutovi napada oštrice se povećavaju. Taj se učinak pojačava s povećanjem brzine leta helikoptera, jer istodobno se povećavaju brzina i amplituda mahanja lopatica. Sa značajnim povećanjem koraka HB ili povećanjem brzine leta, u ovoj zoni protok zastaje (slika 12.14.) Zbog lopatica koje dosežu nadkritične kutove napada, što dovodi do smanjenja dizanja i povećanja otpora lopatica smještenih u ovoj zoni. Potisak glavnog rotora u ovom sektoru se smanjuje i s velikim prekoračenjem brzine leta, na NV se pojavljuje značajan moment nagiba.

Zona valne krize. Vučenje vala na oštrici nastaje u području azimuta 90 0 pri velikoj brzini leta, kada brzina protoka oko oštrice dosegne lokalnu brzinu zvuka i nastaju lokalni udarni valovi, što uzrokuje nagli porast koeficijenta C xo zbog pojave otpora vala

C xo \u003d C xtr + C xv. (12.18.)

Otpor valova može biti nekoliko puta veći od otpora trenju i od tada udarni valovi na svakoj oštrici pojavljuju se ciklično i kratko vrijeme to uzrokuje vibracije oštrice, koje se povećavaju s povećanjem brzine leta. Kritična područja protoka glavnog rotora oko glavnog rotora smanjuju efektivno područje glavnog rotora, a time i potisak HB, pogoršavaju aerodinamičke i operativne karakteristike helikoptera u cjelini, stoga su ograničenja brzine helikoptera povezana sa razmatranim pojavama.

"Vrtložni prsten".

Način vrtložnog prstena javlja se pri niskoj vodoravnoj brzini i velikoj okomitoj brzini spuštanja helikoptera s uključenim motorima helikoptera.

Kada se helikopter spusti u ovom načinu rada, na određenoj udaljenosti ispod NV-a, površina a-a, pri čemu stopa induktivnog odbijanja postaje jednaka stopi opadanja V y (slika 12.15). Dostižući ovu površinu, induktivni tok okreće se prema NV, djelomično ga hvata i ponovno baca prema dolje. S povećanjem V y, površina a-a se približava NV-u, a pri određenoj kritičnoj brzini spuštanja, gotovo sav zrak koji se odbacuje ponovno usisava rotor, stvarajući vrtložni tor oko propelera. Uspostavlja se režim vrtložnog prstena.

Slika 12.14. Kritične zone protoka oko NV.

U tom se slučaju ukupni potisak HB smanjuje, vertikalna brzina spuštanja V y povećava. Površinski odjeljak a-a povremeno se lomi, vrtlozi torusa naglo mijenjaju raspodjelu aerodinamičkog opterećenja i prirodu njihanja lopatica. Kao rezultat, potisak HB postaje pulsirajući, dolazi do podrhtavanja i bacanja helikoptera, pogoršava se efikasnost upravljanja, indikator brzine i variometar daju nestabilna očitanja.

Što su manji kut postavljanja lopatica i brzina vodoravnog leta, to je veća vertikalna brzina spuštanja, to se intenzivnije očituje način vrtložnog prstena. smanjenje brzinom leta od 40 km / h i manje.

Da helikopter ne padne u način "vrtložnog prstena", potrebno je udovoljiti zahtjevima zrakoplovnog letačkog priručnika kako bi se ograničila vertikalna brzina

Helikopter je zrakoplov rotacijskog krila u kojem se propelerom generira podizanje i potisak. Glavni rotor služi za potporu i pomicanje helikoptera u zraku. Pri rotaciji u vodoravnoj ravnini, glavni rotor stvara potisak (T) usmjeren prema gore i djeluje kao sila podizanja (Y). Kada je potisak glavnog rotora veći od težine helikoptera (G), helikopter će poletjeti s tla bez trčanja i započeti vertikalni uspon. Ako su težina helikoptera i potisak glavnog rotora jednaki, helikopter će nepomično visjeti u zraku. Za vertikalni spust dovoljno je da potisak glavnog rotora bude nešto manji od težine helikoptera. Translacijsko kretanje helikoptera (P) osigurava se nagibom ravnine rotacije glavnog rotora pomoću sustava za upravljanje rotorom. Nagib ravnine rotacije rotora uzrokuje odgovarajući nagib ukupne aerodinamičke sile, dok će njegova vertikalna komponenta držati helikopter u zraku, a vodoravna komponenta helikopter će se kretati u odgovarajućem smjeru.

Slika 1. Dijagram raspodjele sila

Dizajn helikoptera

Trup je glavni dio konstrukcije helikoptera, koji služi za povezivanje svih njegovih dijelova u jednu cjelinu, kao i za smještaj posade, putnika, tereta i opreme. Ima repni i krajnji nosač za postavljanje repnog rotora izvan zone rotacije rotora, te krilo (na nekim helikopterima krilo je ugrađeno kako bi se povećala maksimalna brzina leta djelomičnim istovarom glavnog rotora (MI-24)).je izvor mehaničke energije za pogon glavnog i repnog rotora u rotaciji. Uključuje motore i sustave koji osiguravaju njihov rad (gorivo, ulje, sustav hlađenja, sustav pokretanja motora itd.). Glavni rotor (HB) koristi se za održavanje i pomicanje helikoptera u zraku, a sastoji se od lopatica rotora i glavčine. Repni rotor služi za uravnoteženje reaktivnog momenta koji proizlazi iz rotacije glavnog rotora i za upravljanje smjerom helikoptera. Potisak repnog rotora stvara trenutak u odnosu na težište helikoptera, koji uravnotežuje reaktivni moment glavnog rotora. Za okretanje helikoptera dovoljno je promijeniti vrijednost potiska repnog rotora. Repni rotor također se sastoji od lopatica i glavčine. Rotorom se upravlja posebnim uređajem koji se naziva pregradna ploča. Stražnjim rotorom upravlja se s pedala. Uređaji za polijetanje i slijetanje služe kao potpora helikopteru kada je parkiran i osiguravaju kretanje helikoptera po zemlji, uzlijetanje i slijetanje. Opremljeni su amortizerima za ublažavanje udaraca i udaraca. Uređaji za polijetanje i slijetanje mogu se izvesti u obliku šasije na kotačima, plovaka i skija

Slika 2 Glavni dijelovi helikoptera:

1 - trup; 2 - zrakoplovni motori; 3 - rotor (ležajni sustav); 4 - prijenos; 5 - repni rotor; 6 - krajnja greda; 7 - stabilizator; 8 - stražnja grana; 9 - šasija

Princip podizanja elise i sustav upravljanja propelerom

U vertikalnom letu nukupna aerodinamička sila glavnog rotora izražava se kao umnožak mase zraka koji teče kroz površinu koju u jednoj sekundi odnese glavni rotor brzinom izlaznog mlaza:

gdje πD 2/ 4 - površina koju je rotor pomeo;V—brzina leta u m / s; ρ - gustoća zraka;ti -brzina izlaznog mlaza u m / sek.

Zapravo je potisak elise jednak reakcijskoj sili kada se protok zraka ubrzava

Da bi se helikopter mogao progresivno kretati, potreban je nagib ravnine rotacije propelera, a promjena ravnine rotacije postiže se ne naginjanjem glavčine glavnice rotora (iako vizualni efekt može biti upravo takav), već promjenom položaja lopatice u različitim dijelovima opsega opsega.

Lopatice glavnog rotora, opisujući puni krug oko osi tijekom njenog okretanja, protutnjavaju zrakom na različite načine. Puni krug je 360º. Zatim zauzmimo stražnji položaj oštrice za 0 °, a zatim svakih 90 ° punih okretaja. Dakle, oštrica u rasponu od 0º do 180º je oštrica koja napreduje, a od 180º do 360º je oštrica koja se povlači. Mislim da je princip takvog imena jasan. Lopatica koja napreduje pomiče se prema dolaznom protoku zraka, a ukupna brzina njegova kretanja u odnosu na taj protok raste, jer se sam tok, pak, kreće prema njemu. Napokon, helikopter leti naprijed. U skladu s tim povećava se i sila podizanja.

Slika 3 Promjene brzina upadnog protoka tijekom rotacije propelera za helikopter MI-1 (prosječne brzine leta).

Suprotno vrijedi za oštricu koja se povlači. Brzina kojom ova oštrica, takoreći, "bježi" oduzima se od brzine dolazne struje. Kao rezultat, imamo manje dizanja. Ispada ozbiljna razlika u silama na desnoj i lijevoj strani vijka, a time i očita preokretni trenutak... U ovom stanju stvari, helikopter će se nastojati prevrnuti kad pokušava krenuti naprijed. Takve su se stvari dogodile tijekom prvog iskustva stvaranja rotacijsko-krilnih vozila.

Kako se to ne bi dogodilo, dizajner se poslužio jednim trikom. Činjenica je da su lopatice rotora učvršćene u glavčini (ovo je tako masivna jedinica, postavljena na izlazno vratilo), ali ne kruto. S njim su povezani pomoću posebnih šarka (ili njima sličnih uređaja). Postoje tri vrste šarki: vodoravno, okomito i osno.

Sad da vidimo što će se dogoditi s oštricom koja je spojena na os rotacije. Dakle, naša se oštrica okreće konstantnom brzinom bez ikakve vanjske kontrole..

Lik: 4 Sile koje djeluju na oštricu ovješenu na glavčini zglobnog vijka.

Iz 0º do 90º povećava se brzina strujanja oko lopatice, što znači da se povećava i sila podizanja. Ali! Oštrica je sada ovješena na vodoravnom zglobu. Kao rezultat prekomjerne sile podizanja, ona se, okrećući se u vodoravnom zglobu, počinje dizati (stručnjaci kažu da "briše"). Istodobno, zbog povećanja otpora (uostalom, brzina protoka se povećala), lopatica se skreće unatrag, zaostajući za rotacijom osi rotora. Upravo tome služi vertikalni ball-nir.

Međutim, tijekom zamaha ispada da zrak u odnosu na oštricu također postiže neko kretanje prema dolje i, prema tome, pada kut napada u odnosu na dolazni protok. Odnosno, rast prekomjernog podizanja usporava. Na to usporavanje dodatno utječe odsutnost kontrolne akcije. To znači da potisak preklopne ploče pričvršćen na oštricu zadržava svoj položaj nepromijenjen, a oštrica se, njišući, prisiljena okretati u svom aksijalnom zglobu, držeći ga potisak i, time, smanjujući kut postavljanja ili kut napada u odnosu na dolazni protok. (Slika onoga što se događa na slici. Ovdje je Y sila podizanja, X snaga otpora, Vy okomito kretanje zraka, α kut napada.)

Slika 5 Slika promjene brzine i napadnog kuta dolaznog protoka tijekom rotacije lopatice rotora

Do točke Prekoračenje od 90 ° nastavit će rasti, ali zbog gore navedenog, uz sve veće usporavanje. Nakon 90 ° ova sila će se smanjivati, ali zbog svoje prisutnosti oštrica će se nastaviti kretati prema gore, iako sve sporije. Dostići će svoju maksimalnu visinu zamaha nekoliko puta nakon točke od 180º. To je zato što oštrica ima određenu težinu i na nju djeluju sile inercije.

Daljnjim okretanjem oštrica se povlači i svi isti procesi djeluju na nju, ali u suprotnom smjeru. Veličina sile podizanja se smanjuje i centrifugalna sila, zajedno sa silom utega, počinje je spuštati prema dolje. Međutim, istodobno se povećavaju kutovi napada za nadolazeći protok (sada se zrak već kreće prema gore u odnosu na oštricu), a kut postavljanja oštrice raste zbog nepokretnosti šipki. mostić helikopter ... Sve što se događa održava podizanje oštrice na povlačenju na potrebnoj razini. Oštrica se nastavlja spuštati i doseže minimalnu visinu zamaha negdje nakon točke 0º, opet zbog inercijskih sila.

Dakle, kada se glavni rotor okreće, čini se da lopatice helikoptera "mašu" ili čak kažu "lepršaju". Međutim, teško ćete primijetiti to lepršanje, da tako kažem, golim okom. Uspon lopatica prema gore (kao i njihov otklon unatrag u vertikalnom zglobu) vrlo je lagan. Činjenica je da centrifugalna sila ima vrlo jak stabilizacijski učinak na lopatice. Na primjer, sila podizanja je 10 puta veća od težine oštrice, a centrifugalna sila 100 puta. Centrifugalna sila pretvara naizgled "meku" oštricu koja se savija u mirujućem položaju u krut, izdržljiv i savršeno radni element glavnog rotora helikoptera.

Međutim, unatoč svojoj beznačajnosti, prisutan je vertikalni otklon lopatica, a glavni rotor prilikom okretanja opisuje konus, iako je vrlo plitak. Baza ovog stošca je ravnina rotacije vijka (vidi sliku 1.)

Da bi helikopter imao translacijsko gibanje, ova se ravnina mora nagnuti tako da se pojavi vodoravna komponenta ukupne aerodinamičke sile, odnosno vodoravni potisak elise. Drugim riječima, trebate nagnuti čitav zamišljeni konus rotacije vijka. Ako se helikopter mora pomicati prema naprijed, konus se mora nagnuti prema naprijed.

Na temelju opisa kretanja oštrice tijekom rotacije propelera, to znači da bi se oštrica u položaju od 180 ° trebala spustiti, a u položaju od 0 ° (360 °) trebala bi podići. Odnosno, u točki 180º lift bi se trebao smanjiti, a u točki 0º (360º) trebao bi se povećati. A to se, pak, može postići smanjenjem kuta podešavanja oštrice na 180 ° i povećanjem na 0 ° (360 °). Slične bi se stvari trebale dogoditi kada se helikopter kreće u drugim smjerovima. Samo u ovom slučaju, prirodno, slične promjene u položaju lopatica dogodit će se i na drugim kutnim točkama.

Jasno je da u srednjim kutovima rotacije elise između naznačenih točaka, kutovi ugradnje lopatice trebaju zauzimati međupoložaje, odnosno kut ugradnje lopatice mijenja se kako se kreće u krug postupno, ciklično. To je ono što se naziva cikličkim kutom ugradnje lopatice ( ciklički korak vijka). Naglašavam ovaj naziv jer postoji i zajednički nagib propelera (zajednički kut lopatica). Mijenja se istovremeno na svim oštricama za jednaku količinu. To se obično radi kako bi se povećalo ukupno podizanje glavnog rotora.

Takve se radnje izvode preklopna ploča za helikopter ... Mijenja kut lopatica glavnog rotora (nagib propelera) okrećući ih u aksijalnim šarkama pomoću šipki pričvršćenih na njih. Obično uvijek postoje dva upravljačka kanala: nagib i kotrljanje, kao i kanal za promjenu općeg koraka glavnog rotora.

Nagib znači kutni položaj zrakoplov u odnosu na njegovu poprečnu os (nos gore i dolje), odnosno akrene, u odnosu na njegovu uzdužnu os (nagib lijevo-desno).

Strukturno preklopna ploča za helikopter prilično je komplicirano, ali sasvim je moguće objasniti njegovu strukturu na primjeru slične jedinice modela helikoptera. Model stroja, naravno, jednostavniji je od starijeg brata, ali princip je apsolutno isti.

Lik: 6 Swash ploča za model helikoptera

Ovo je helikopter s dvije oštrice. Kutni položaj svake oštrice kontrolira se pomoću šipki6. Te su šipke povezane s takozvanom unutarnjom pločom2 (bijeli metal). Rotira se zajedno s vijkom iu stabilnom je stanju paralelna s ravninom rotacije vijka. Ali može promijeniti svoj kutni položaj (nagib), jer je pričvršćen na os vijka kroz kuglični zglob 3. Kad se njegov nagib (kutni položaj) promijeni, on djeluje na šipke6, koje pak djeluju na lopatice, okrećući ih u aksijalnim šarkama i mijenjajući time ciklički nagib vijka.

Unutarnja ploča istodobno je unutarnja rasa ležaja čija je vanjska traka vanjska ploča vijka1. Ne okreće se, ali može promijeniti nagib (kutni položaj) pod utjecajem kontrole duž kanala nagiba4 i kanala nagiba5. Mijenjajući svoj nagib pod utjecajem kontrole, vanjski tanjurić mijenja nagib unutarnjeg tanjurića i, kao rezultat toga, nagib ravnine rotacije glavnog rotora. Kao rezultat, helikopter leti u pravom smjeru.

Ukupni korak vijka mijenja se pomicanjem unutarnje ploče2 duž osi vijka pomoću mehanizma7. U tom se slučaju kut instalacije istodobno mijenja na obje lopatice.

Za bolje razumijevanje, evo još nekoliko ilustracija glavčine vijka s pločicom za prevrtanje.

Lik: 7 Vijčana čahura s preklopnom pločom (dijagram).

Lik: 8 Rotacija lopatice u okomitom zglobu glavčine glavnog rotora.

Lik: 9 Glavno rotorsko čvorište helikoptera MI-8

Uvod

Dizajn helikoptera složen je proces koji se vremenom razvija i koji se dijeli na međusobno povezane faze i faze dizajna. Zrakoplov koji se stvara mora udovoljavati tehničkim zahtjevima i udovoljavati tehničkim i ekonomskim značajkama navedenim u projektni zadatak za dizajn. Projektni zadatak sadrži početni opis helikoptera i njegove karakteristike leta, koje osiguravaju visoku ekonomsku učinkovitost i konkurentnost dizajniranog stroja, a to su: nosivost, brzina leta, domet, statički i dinamički strop, resurs, trajnost i trošak.

Projektni zadatak određen je u fazi preddizajn studija, tijekom kojega se provodi traženje patenta, analiza postojećih tehničkih rješenja, istraživački i razvojni rad. Glavna zadaća predprojektnih istraživanja je traženje i eksperimentalna provjera novih principa funkcioniranja projektiranog objekta i njegovih elemenata.

U fazi idejnog projekta odabire se aerodinamička shema, oblikuje se izgled helikoptera i izračunavaju se glavni parametri kako bi se osiguralo postizanje navedenih letačkih performansi. Ti parametri uključuju: masu helikoptera, snagu pogonskog sustava, dimenzije glavnog i repnog rotora, masu goriva, masu instrumentacije i posebne opreme. Rezultati proračuna koriste se u izradi rasporeda helikoptera i sastavljanju poravnavajućeg lista za određivanje položaja središta mase.

Projektiranje pojedinih jedinica i sklopova helikoptera, uzimajući u obzir odabrana tehnička rješenja, provodi se u fazi izrade tehničkog projekta. U tom slučaju, parametri projektiranih jedinica moraju zadovoljavati vrijednosti koje odgovaraju nacrtu projekta. Neki se parametri mogu poboljšati kako bi se optimizirao dizajn. Tijekom tehničkog projektiranja izvode se aerodinamička čvrstoća i kinematički proračuni jedinica, odabir konstrukcijskih materijala i strukturne sheme.

U fazi radnog projekta izrađuje se radni i montažni crtež helikoptera, specifikacije, popisi za nabiranje i ostala tehnička dokumentacija u skladu s prihvaćenim standardima.

Ovaj rad predstavlja metodologiju za izračunavanje parametara helikoptera u fazi idejnog projekta, koja se koristi za dovršetak kolegijskog projekta iz discipline "Dizajn helikoptera".

1. Izračun težine polijetanja helikoptera u prvoj aproksimaciji

gdje je masa korisnog tereta, kg;

Težina posade, kg

Domet leta

kg

2. Proračun parametara glavnog rotora helikoptera

2.1 Polumjer R, m, glavni rotor helikoptera s jednim rotorom izračunato po formuli:

,

gdje je uzletna težina helikoptera, kg;

g - ubrzanje gravitacije jednako 9,81 m / s 2 ;

str - specifično opterećenje na površini koju rotor prekriva,

 =3,14.

Specifična vrijednost opterećenjastr na površini koju je vijak odnio odabire se prema preporukama prikazanim u radu / 1 /: gdjestr= 280

m.

Uzmemo polumjer rotora jednakR= 7.9

Kutna brzina , iz -1 , rotacija rotora ograničena je vrijednošću periferne brzine R krajevima lopatica, što ovisi o poletnoj težini helikoptera i bilo je R= 232 m / s.

iz -1 .

o / min

2.2 Relativne gustoće zraka na statičkim i dinamičkim stropovima

2.3 Proračun ekonomske brzine na tlu i na dinamičkom stropu

Određuje se relativna površina ekvivalentne štetne ploče:

GdjeS eh = 2.5

Izračunava se vrijednost ekonomske brzine na tlu V s , km / h:

,

gdjeJa = 1,09…1,10 je koeficijent indukcije.

km / h.

Izračunava se vrijednost ekonomske brzine na dinamičkom stropu V dekan , km / h:

,

gdjeJa = 1,09…1,10 je koeficijent indukcije.

km / h.

2.4 Izračunavaju se relativne vrijednosti maksimuma i ekonomskog na dinamičkom stropu vodoravne brzine leta:

,

gdjeV maks \u003d 250 km / h iV dekan \u003d 182,298 km / h - brzina leta;

 R\u003d 232 m / s - periferna brzina lopatica.

2.5 Izračun dopuštenog omjera potiska i punjenja rotora za najveću brzinu pri tlu i za ekonomsku brzinu na dinamičkom stropu:

2.6 Koeficijenti potiska glavnog rotora na tlo i na dinamički strop:

,

,

,

.

2.7 Proračun punjenja rotora:

Punjenje glavnog rotora  izračunato za slučajeve leta pri maksimalnim i ekonomskim brzinama:

;

.

Kao izračunata vrijednost punjenja  glavni rotor je najveća vrijednost  Vmax i  V dekan :

Prihvacamo

Duljina akorda b i produljenje  lopatice rotora bit će jednake:

gdje z l -broj lopatica rotora ( z l =3)

m,

.

2.8 Relativni porast potiska rotoraza kompenzaciju aerodinamičkog otpora trupa i vodoravnog repa:

,

gdjeS f - područje vodoravne projekcije trupa;

S th - područje vodoravnog repa.

S f \u003d 10 m 2 ;

S th \u003d 1,5 m 2 .

3. Proračun snage pogonskog sustava helikoptera.

3.1 Izračun snage prilikom vješanja na statički strop:

Specifična snaga potrebna za pogon glavnog rotora u lebdećem načinu na statističkom stropu izračunava se po formuli:

,

gdje N H sv - potrebna snaga, W;

m 0 - uzletna težina, kg;

g - ubrzanje slobodnog pada, m / s 2 ;

str - specifično opterećenje na površini koju je rotor odnio, N / m 2 ;

 sv - relativna gustoća zraka u visini statičnog stropa;

 0 - relativna učinkovitost glavni rotor u načinu lebdenja (  0 =0.75);

Relativni porast potiska rotora radi uravnoteženja aerodinamičkog otpora trupa i vodoravnog repa:

.

3.2 Proračun gustoće snage u ravnom letu pri maksimalnoj brzini

Specifična snaga potrebna za pogon glavnog rotora u ravnom letu maksimalnom brzinom izračunava se po formuli:

,

gdje je periferna brzina krajeva lopatica;

- relativni ekvivalent štetne ploče;

Ja eh - koeficijent indukcije, određen ovisno o brzini leta slijedećim formulama:

, pri km / h,

, pri km / h.

3.3 Proračun gustoće snage u letu na dinamičnom stropu s ekonomskom brzinom

Specifična snaga pogona glavnog rotora na dinamičkom stropu jednaka je:

,

gdje  dekan - relativna gustoća zraka na dinamičkom stropu,

V dekan - ekonomska brzina helikoptera na dinamičkom stropu,

3.4 Proračun gustoće snage u letu u blizini tla pri ekonomskoj brzini u slučaju kvara jednog motora tijekom uzlijetanja

Specifična snaga potrebna za nastavak polijetanja ekonomskom brzinom u slučaju kvara jednog motora izračunava se po formuli:

,

gdje je ekonomska brzina na zemlji,

3.5 Izračun specifičnih smanjenih snaga za različite slučajeve leta

3.5.1 Specifična smanjena snaga kod lebdenja na statičnom stropu jednaka je:

,

gdje je specifična karakteristika leptira za gas, koja ovisi o visini statičkog stropa H sv a izračunava se po formuli:

,

 0 - faktor iskorištenja snage pogonskog sustava u lebdjećem načinu čija vrijednost ovisi o poletnoj težini helikopteram 0 :

na m 0 < 10 тонн

na 10 25 tona

na m 0 \u003e 25 tona

,

,

3.5.2 Specifična smanjena snaga u ravnom letu pri maksimalnoj brzini jednaka je:

,

gdje - faktor iskorištenja snage pri maksimalnoj brzini leta,

- karakteristike leptira za gas, ovisno o brzini leta V maks :

;

3.5.3 Specifična smanjena snaga u letu na dinamičnom stropu s ekonomičnom brzinom V dekan jednako je:

,

i - stupanj prigušivanja motora, ovisno o visini dinamičkog stropa H i brzine leta V dekan prema sljedećim karakteristikama prigušivanja:

,

.

;

3.5.4 Specifična smanjena snaga u letu u blizini tla s ekonomskom brzinom u slučaju kvara jednog motora tijekom uzlijetanja jednaka je:

,

gdje je faktor iskorištenja energije pri ekonomskoj brzini leta,

- stupanj prigušivanja motora u nuždi,

n = 2 - broj motora helikoptera.

,

,

3.5.5 Proračun potrebne snage pogonskog sustava

Da bi se izračunala potrebna snaga pogonskog sustava, odabire se maksimalna vrijednost određene smanjene snage:

.

Potreba za snagom N pogonski sustav helikoptera bit će jednak:

,

gdje m 01 - uzletna težina helikoptera,

g \u003d 9,81 m 2 / s - ubrzanje gravitacije.

Utorak,

3.6 Odabir motora

Uzmi dva turboosovinski motor VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) ukupna snaga svakog N =1,405∙10 6 W

MotorVK-2500 (TV3-117VMA-SB3) dizajniran za ugradnju na nove generacije helikoptera, kao i za zamjenu motora na postojećim helikopterima radi poboljšanja njihovih letačkih performansi. Stvoren je na temelju serijski certificiranog motora TV3-117VMA, a proizvodi se u Saveznom državnom jedinstvenom poduzeću „Pogon nazvan po V.Ya. Klimov ".

4. Proračun mase goriva

Da bi se izračunala masa goriva koja osigurava zadani domet leta, potrebno je odrediti krstareću brzinuV cr ... Brzina krstarenja izračunava se metodom uzastopnih aproksimacija u sljedećem slijedu:

a) uzima se vrijednost brzine krstarenja prve aproksimacije:

km / h;

b) izračunava se koeficijent indukcije Ja eh :

pri km / h

pri km / h

c) određuje se specifična snaga potrebna za pogon glavnog rotora u letu u režimu krstarenja:

,

gdje je maksimalna vrijednost specifične smanjene snage pogonskog sustava,

- koeficijent promjene snage ovisno o brzini leta V cr 1 izračunato po formuli:

.

d) Izračunava se brzina krstarenja drugog prilaza:

.

e) Određuje se relativno odstupanje brzina prve i druge aproksimacije:

.

Kada je navedena brzina krstarenja iz prve aproksimacije V cr 1 , uzima se jednaka izračunatoj brzini druge aproksimacije. Tada se izračun ponavlja iz točke b) i završava pod uvjetom.

Specifična potrošnja goriva izračunava se po formuli:

,

gdje je koeficijent promjene specifične potrošnje goriva ovisno o načinu rada motora,

- koeficijent promjene specifične potrošnje goriva ovisno o brzini leta,

- specifična potrošnja goriva u načinu polijetanja.

U slučaju krstarenja, prihvaća se:

;

;

pri kW;

pri kW.

kg / W ∙ sat,

Masa goriva potrošena na letu m t bit će jednako:

gdje je specifična snaga potrošena pri krstarećoj brzini,

- brzina krstarenja,

L - domet leta.

kg

5. Određivanje mase komponenata i sklopova helikoptera.

5.1 Masa lopatica rotora određuje se formulom:

,

gdje R - radijus glavnog rotora,

 - punjenje rotora,

kg,

5.2 Masa glavčine glavnog rotora izračunava se po formuli:

,

gdje k uto - težinski koeficijent čahura suvremenog dizajna,

k l - koeficijent utjecaja broja lopatica na masu čahure.

U izračunu možete uzeti:

kg / kN,

,

stoga, kao rezultat transformacija, dobivamo:

Za određivanje mase glavčine glavnog rotora potrebno je izračunati centrifugalnu silu koja djeluje na lopaticeN centralna banka (u kN):

,

kN,

kg

5.3 Težina upravljačkog sustava pojačala, koji uključuje pregradnu ploču, hidrauličke pojačivače, hidraulički sustav upravljanja glavnim rotorom izračunava se po formuli:

,

gdje b - akord oštrice,

k buu - težinski koeficijent sustava za povišenje tlaka, koji se može uzeti kao 13,2 kg / m 3 .

kg

5.4 Utezi ručnog upravljačkog sustava:

,

gdje k rU - težinski koeficijent ručnog upravljačkog sustava, uzet za helikoptere s jednim rotorom, jednak 25 kg / m.

kg

5.5 Masa glavnog prijenosnika ovisi o zakretnom momentu na osovini glavnog rotora i izračunava se po formuli:

,

gdje k izd - težinski koeficijent čija je prosječna vrijednost 0,0748 kg / (Nm) 0,8 .

Maksimalni zakretni moment na osovini rotora određuje se smanjenom snagom pogonskog sustavaN i brzina rotora  :

,

gdje  0 - faktor iskorištenja snage pogonskog sustava čija se vrijednost uzima ovisno o uzletnoj težini helikopteram 0 :

na m 0 < 10 тонн

na 10 25 tona

na m 0 \u003e 25 tona

N ∙ m,

Težina glavnog mjenjača:

kg

5.6 Da bi se utvrdila masa pogonskih jedinica repnog rotora, izračunava se njegov potisak T str :

,

gdje M nv - zakretni moment na osovini rotora,

L str - razmak između osi glavnog i repnog rotora.

Udaljenost između osi glavnog i repnog rotora jednaka je zbroju njihovih radijusa i zazora  između krajeva njihovih oštrica:

,

gdje  - zazor uzet jednak 0,15 ... 0,2 m,

- radijus repnog rotora, koji je, ovisno o uzletnoj težini helikoptera,:

na t,

na t,

na t.

m,

m,

H,

Vlast N str , utrošen na rotaciju repnog rotora, izračunava se po formuli:

,

gdje  0 - relativni učinak repnog rotora, koji se može uzeti jednak 0,6 ... 0,65.

Utorak,

Okretni moment M str koju prenosi osovina upravljača:

N ∙ m,

gdje je brzina osovine upravljača,

iz -1 ,

Zakretni moment koji prenosi osovina prijenosnika, N ∙ m, brzinom n u = 3000 o / min jednako je:

N ∙ m,

N ∙ m,

Težina m u osovina mjenjača:

,

gdje k u - faktor težine osovine mjenjača, koji iznosi 0,0318 kg / (Nm) 0,67 . kg

Vrijednost centrifugalne sile N cBD djelujući na lopatice repnog rotora i apsorbiran zglobovima glavčine,

Težina čahure repnog rotora m uto izračunato prema istoj formuli kao za glavni rotor:

,

gdje N centralna banka - centrifugalna sila koja djeluje na oštricu,

k uto - težinski koeficijent čahure, uzet jednak 0,0527 kg / kN 1,35

k z - težinski koeficijent, ovisno o broju lopatica i izračunat po formuli: kg,

Masa električne opreme helikoptera izračunava se po formuli:

,

gdje L str - udaljenost između osi glavnog i repnog rotora,

z l - broj lopatica rotora,

R - radijus glavnog rotora,

 l - relativno istezanje lopatica rotora,

k itd i k e-mail - faktori težine za električne žice i drugu električnu opremu, čije su vrijednosti jednake:

,

Proračun i konstrukcija stupova za slijetanje 3.4 Proračun i građevinarstvo ... / S 0,15 10. Opći podaci 10.1 Polijetanje težina zrakoplov kg m0 880 10 ...

Proračun letačke performanse zrakoplova An-124

Pregled \u003e\u003e Transport

Predavanja iz aerodinamike " Proračun aerodinamičke karakteristike zrakoplova An ... i vrsta motora Polijetanje potisak jednog motora Polijetanje snaga jednog motora ... turbomlazni motor 23450 - Polijetanje težina zrakoplov Težina prazan utovarni zrakoplov

Proračun zakon upravljanja uzdužnim kretanjem zrakoplova

Tečajni rad \u003e\u003e Prijevoz

Promjena položaja u pokretu mise akcelerometar je učvršćen potenciometrijskim ili ... upravljačkim sustavom. Kao alat proračuni preporuča se korištenje paketa MATLAB, ... let; b) kada se parkira polijetanje traka; c) u slobodnom padu ...

Priprema pred let

Ispit \u003e\u003e Zrakoplovstvo i astronautika

Stvarni polijetanje masa određuje se brzina donošenja odluke V1. Proračun maksimalna nosivost Nepromijenjena težina = težina ...

Povijest filma Ako sutra bude rata

Sažetak \u003e\u003e Kultura i umjetnost

...) Težina prazno: 1.348 kg Normalno polijetanje težina: 1.765 kg maksimum polijetanje težina: 1 859 kg Težina gorivo ... karakteristike: Kalibar, mm 152,4 Proračun, narod deset Težina u spremnom položaju, kg 4550 ...